ФИТР БНТУ – Портал Студентов

Дифракция электронов и нейтронов. 

    Так как дифракционная картина исследовалась для потока электронов, то  необходимо было доказать,  что  волновые свойства присущи не только потоку большой совокупности электронов, но и каждому электрону в отдельности. Это удалось экспериментально подтвердить в  1948 г. детскому   физику    В.   А.    Фабриканту (родился в 1907).   Он  показал,   что  даже  в   случае   столь   слабого   электронного   пучка, когда  каждый  электрон  проходит  через устройство  независимо  от   других   (промежуток времени между двумя электронами более чем в I04 раз превышал время прохождения электроном прибора), возникающая при длительной экспозиции дифракционная картина не отличается от дифракционных картин, получаемых при короткой экспозиции для потоков электронов в десятки миллионов раз более интенсивных. Следовательно, волновые свойства частиц не являются свойством их коллектива, а присущи каждой частицe в отдельности.

    Впоследствии  дифракционные   явления обнаружили также для нейтронов, протонов, атомных и молекулярных пучков. Это окончательно послужило доказательством наличия волновых свойств микрочастиц и позволило описывать движение микрочастиц в виде волнового процесса, характеризующегося определенно­й длиной волны, рассчитываемой по формуле де Бройля (1.2). Открытие волновых свойств микрочастиц привело к появлению и развитию новых методов исследования структуры веществ, таких, как электронография и нейтронография, а также к возникновению новой отрасли науки — электронной оп­тики.

Гипотеза де Бройля.

  Смелость гипотезы де Бройля заклю­чалась именно в том, что соотношение (1.1) постулировалось не только для фотонов, но и для других микрочастиц, в частности для таких, которые обладают массой покоя. Таким образом, любой частице, обладающей импульсом, поставляют волну, длина которой вычисляется по формуле де Бройля:

                                                                              (2.1)

где  – импульс  частицы, имеющей массу т и  движущейся  со  скоростью .

    Вскоре гипотеза де Бройля была под­тверждена   экспериментально.   В   192 7   г. американские физики К. Дэвиссон (1881 – 1958) и Л. Джермер (1896 -1971) обнару­жили, что пучок  электронов, рассеивающийся от естественной дифракцион­ной решетки – кристалла никеля, – дает отчетливую дифракционную картину. Дифракционные максимумы соответство­вали формуле Вульфа – Брэггов (), а брэгговская длина волны оказалась в точности равной длине волны, вычисленной по формуле (2.1). В даль­нейшем формула де Бройля была подтверждена опытами П. С. Тартаковского и Г. Томсона, наблюдавших ,дифракционную картину при прохождении пучка быстрых электронов (энергия 50 кэВ) через металлическую фольгу (толщиной  1 мкм).

Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества.

Французский ученый Луи де Бройль (родился в  1892), развивая представления о двой­ственной корпускулярно-волновой при­роде света, выдвинул в 1924 г. гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также вол­новыми свойствами.

    Итак, согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики -энергия Е и импульс р, а с другой — волновые характеристики — частота и длина волны . Количественные соот­ношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов:

                                                  ,    .        (1.1)